Indicadores de fidelidad para puertas de dos qubits en silicio

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Computación Cuántica de Estado Sólido
• Corrección de errores cuánticos

Sus antecedentes:

• La computación cuántica universal requiere plataformas de qubits escalables y operaciones de puerta de alta fidelidad para la corrección de errores.
• Los qubits superconductores son los únicos qubits de estado sólido que demuestran fidelidades de dos qubits cerca del umbral de tolerancia a fallas.
• Los qubits de puntos cuánticos de silicio ofrecen escalabilidad a través de la litografía estándar y logran altas fidelidades de un solo qubit.

Objetivo del estudio:

• Para evaluar con precisión las fidelidades de las puertas de dos qubits en qubits de puntos cuánticos de silicio utilizando el benchmarking aleatorio basado en Clifford.
• Para demostrar el potencial de los qubits basados en silicio para la computación cuántica escalable.

Principales métodos:

• Codificación de qubits en estados de espín de electrones dentro de puntos cuánticos de silicio definidos por puertas.
• Realizar una tomografía del estado de Bell para evaluar la fidelidad de la puerta de dos qubits.
• Utilizando el benchmarking aleatorio de dos qubits para medir el promedio de Clifford y la fidelidad de la puerta de rotación controlada.

Principales resultados:

• La tomografía de estado de campana arrojó fidelidades entre el 80% y el 89%.
• La fidelidad promedio de la puerta Clifford alcanzó el 94,7% a través de la evaluación comparativa aleatoria.
• La fidelidad media de rotación controlada fue del 98%.

Conclusiones:

• Las fidelidades alcanzadas están actualmente limitadas por los tiempos de operación de la puerta en relación con los tiempos de decoherencia de qubits.
• Se espera que los futuros diseños de qubits de silicio que incorporen operaciones de puerta más rápidas y técnicas de pulso avanzadas mejoren significativamente las fidelidades.
• Estos avances posicionan los puntos cuánticos de silicio como una plataforma prometedora para la computación cuántica escalable y tolerante a fallos.